DE20305111U1

DE20305111U1 - Vorrichtung zur in-vivo-Bestimmung der Flugaktivität von Insekten

Info

Publication number: DE20305111U1
Application number: DE20305111U
Authority: DE
Original assignee: Seifert Ulf Dr-Ing
Current assignee: Seifert Ulf Dr-Ing
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2013-04-01
Also published as: DE102004015197A1

Abstract

Vorrichtung zur in-vivo-Bestimmung der Flugaktivität von Insekten mittels einer Infrarot-Messstrecke dadurch gekennzeichnet, dass ein mit 455kHz modulierter Infrarot-Sender 1, bestehend aus einer mit einem 455kHz-Oszillator gesteuerter Treiberelektronik 2, einer Infrarot-Emitterdiode 3 und einer Kollimationsoptik 4 , ein paralleles Strahlungsbündel 5 erzeugt, welches in der Empfangseinrichtung 6, bestehend aus einer Bündelungsoptik 7, einer Silizium-Fotodiode 8 mit Infrarot-Bandpassfilter 9 und einem nachgeschalteten, für 455kHz selektiven Regelverstärker und AM-Demodulator10 auf der Basis des ICTyp TCA440 mit einer Frequenzbandbreite von 30 bis 3000kHz demoduliert und einer Weiterverarbeitung zugeleitet wird.

Description

Vorrichtung zur in-vivo-Bestimmung der Flugaktivität von Insekten
Es ist bekannt, eine Artbestimmung fliegender Insekten mittels Lichtfallen vorzunehmen. Diese Verfahren wirken jedoch selektiv unterschiedlich auf verschiedene Insektenspezies, erfordern Inspektionen der Fallen und gestatten keine genaue Zeitzuordnung der Flugaktivitäten. Außerdem werden dem Messfeld Individuen entnommen, sodass dieses Verfahren einen Einfluss auf das Ökosystem hat.
Weiterhin ist bekannt, eine In-vivo- Beobachtung von Insekten mittels Kamerasystemen vorzunehmen, wobei die Insekten bei der Wahl einer geeigneten Beleuchtungsquelle nicht beeinflusst werden. Dabei wird ausgenutzt, dass Insekten nicht auf infrarote Strahlung reagieren, deren Wellenlänge nahe dem für Menschen sichtbaren Frequenzbereich liegt. Das Messvolumen solcher Einrichtungen ist jedoch prinzipiell auf den Blickwinkel- und Schärfentiefenbereich begrenzt und erfordert eine aufwendige Auswertung, da große Datenmengen zu analysieren sind.
Bekannt ist die Verwendung einer Messtrecke ähnlich der erfindungsgemäßen Anordnung zur Registrierung von Niederschlag und Nebel sowie zur Messung der Luftfeuchtigkeit. Dabei werden jedoch selektive optische Absorptionseigenschaften des Wasserdampfes oder von der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Auswertung abweichende Anordnungen verwandt.
Es ist bekannt, NF-Signale mittels Fast Fourier Transformation (FFT) und Frequenzspektrumanalyse auszuwerten, jedoch ist die Anwendung dieses Verfahrens bisher lediglich auf die Auswertung akustischer Wellen oder elektrischer Vorgänge bekannt. Bekannt ist auch die Beobachtung der durch den Flügelschlag von Insekten erzeugten Luftschalles. Dies hat jedoch den Nachteil der starken Entfernungsabhängigkeit des am Mikrofon ankommenden Signales und der sehr schwer zu eliminierenden Störgeräusche, insbesondere im Stadtgebiet.
Der im Anspruch 1 genannten Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, ohne Beeinflussung der Insekten deren Anzahl und Spezies in einem vorgegebenen Volumen zu bestimmen. Ein weiteres Problem besteht darin, die anfallende Datenmenge durch die im Anspruch 2 und 3 genannte Erfindung soweit zu reduzieren, dass sie ökonomisch günstig gespeichert und /oder mit geringerer Bandbreite bzw. geringerer Zeit übertragen werden können.
Die Probleme werden mit den in den Ansprüchen 1 bis 3 genannten Merkmalen gelöst.
Mit der Erfindung wird erreicht, ohne Beeinflussung des Ökosystems qualitative und quantitative Aussagen über das Auftreten von Fluginsekten zu gewinnen, wobei ein Minimum an menschlicher Arbeit zu Inspektion und Auswertung erforderlich ist. Weiterhin kann die Erfindung im Bereich künstlicher, aufgrund der Netzfrequenz modulierter Lichtquellen eingesetzt werden, da durch die Modulation des Infrarot-Strahlungsfeldes eine Unabhängigkeit von Gleich- und Wechsellichteinflüssen der Umgebung erreicht wird.
Durch die Ausgestaltung der Erfindung nach Schutzansprüchen 2 und 3 wird der Einsatz in abgelegenen landwirtschaftlichen Nutzflächen oder Naturschutzgebieten aufgrund der wenigen erforderlichen Inspektionen und der reduzierten Datenmengen ermöglicht. Sie gestatten auch einen Batteriebetrieb. Die Datenübertragung kann sich gegebenenfalls auf ein Warnsignal beschränken, welches etwa das gehäufte Auftreten von Schadinsekten in landwirtschaftlichen Kulturen meldet. Für die konkrete Zielstellung der Forschung oder Untersuchung uninteressante Insektenarten können anhand ihrer speziellen Signaleigenschaften, wie Frequenz und Amplitude, ausgeblendet werden.
Eine einfache Ausführungsform der Erfindung wird in Anspruch 4 beschrieben, hierbei werden lediglich die Rohsignale – die niederfrequenten Flügelschwingungen – zur späteren Auswertung beispielsweise im Datenformat MP3 aufgezeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 und 2 erläutert. Es zeigen
1 den schematischen Messaufbau
2 den Prinzipaufbau der Auswerteeinrichtung (11)
3 eine Skizze des Gesamtaufbaues
1 zeigt den Infrarot-Sender (1), das sich durch die optischen Bauteile Kollimationsoptik (4), Bündelungsoptik (7) und deren Anordnung ergebende parallele Strahlungsbündel bzw. Messvolumen (5) und die Empfangseinrichtung (6). Die Infrarotstrahlung wird durch die Flügelbewegung eines durchfliegenden Insektes und die damit einhergehende im Rhythmus des Flügelschlages wechselnde Abschattung eines Teiles des Strahlungsflusses moduliert. Die Modulationstiefe ist dabei bei geeigneter optischer Gestaltung nahezu unabhängig vom Ort des Insektes innerhalb des sich durch das parallele Strahlungsbündel (5) ergebenden Messvolumens.
In der Empfangseinrichtung (6) befindet sich eine mit einem IR-Bandpass-Filter (9) versehene Fotodiode (8).
2 zeigt den elektrischen Prinzipaufbau der Empfangseinrichtung (6). Das von der Fotodiode (8) erzeugte trägerfrequente elektrische Wechselspannungssignal wird einem bei 455kHz selektiven Regel-Verstärker und Demodulator (10) zugeführt und dort in die niederfrequenten Rohdaten umgewandelt. Diese Funktionen sind in dem üblicherweise in AM-Rundfunkempfängern eingesetzten IC TCA440 enthalten. Die Rohdaten bzw. das NF-Signal werden der Auswerteeinrichtung (11), bestehend aus A/D-Wandler, Microcomputer und Umschalteinrichtung, zugeführt, spektral zerlegt und mit zuvor bestimmten Signalmerkmalen verglichen, sodass eine Klassifizierung erfolgen kann.
Je nach Verwendungszweck und Programmierung werden die gewonnenen Daten in einem Halbleiter-Speicher (12) abgelegt oder direkt oder aus dem Speicher einer Datenübertragung mittels Funkmodem (13) durchgeführt. Die dazu verwendete Umschalteinrichtung wird durch den Microcomputer derart gesteuert, dass sie sich automatisch nach meteorologischen, zeitlichen und Charakteristika der Messergebnisse selbst ausrichtet.
3 zeigt den Gesamtaufbau mit IR-Sender (1) , Empfangseinrichtung (6) sowie einfachen Zieleinrichtungen (14) an beiden Baugruppen sowie Signalleuchten (15), welche nach erfolgter grober Ausrichtung der Stationen zueinander eine Feinjustage ermöglichen, indem von der jeweiligen Gegenstation aus die Helligkeit dieser Signalleuchten beobachtet werden kann.

Claims

Vorrichtung zur in-vivo-Bestimmung der Flugaktivität von Insekten mittels einer Infrarot-Messstrecke dadurch gekennzeichnet, dass ein mit 455kHz modulierter Infrarot-Sender 1, bestehend aus einer mit einem 455kHz-Oszillator gesteuerter Treiberelektronik 2, einer Infrarot-Emitterdiode 3 und einer Kollimationsoptik 4 , ein paralleles Strahlungsbündel 5 erzeugt, welches in der Empfangseinrichtung 6, bestehend aus einer Bündelungsoptik 7, einer Silizium-Fotodiode 8 mit Infrarot-Bandpassfilter 9 und einem nachgeschalteten, für 455kHz selektiven Regelverstärker und AM-Demodulator 10 auf der Basis des IC Typ TCA440 mit einer Frequenzbandbreite von 30 bis 3000kHz demoduliert und einer Weiterverarbeitung zugeleitet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das erhaltene NF-Signal mittels einer aus einem A/D-Wandler und einem Microcomputer bestehenden Auswerteeinrichtung 11 und einem dazugehörigen Steuerprogramm einer Fast Fourier Transformation und einer Frequenzspektrumanalyse zur Quantifizierung und qualitativen Auswertung hinsichtlich durchfliegender Anzahl und Art der Insekten unterzogen wird .
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass je nach Datenaufkommen die aus dem digitalisierten NF-Signal gewonnenen Daten lokal in einem Halbleiterspeicher 12 gespeichert und/oder mittels einem Funkmodem 13 über ein vorhandenes Mobilfunknetz an einen anderen Ort übertragen werden, wobei die Speicherung oder Übertragung intermittierend erfolgt, indem die Mess-, Aufzeichnungs- und Übertragungszyklen sich mittels der Auswerteeinrichtung 11 automatisch nach meteorologischen, zeitlichen und Charakteristika der Messergebnisse selbst ausrichten.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das erhaltene NF-Signal mit einem Audiorecorder digital und komprimiert aufgezeichnet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass am Infrarot-Sender 1 und an der Empfangseinrichtung 6 jeweils eine einfache Zieleinrichtung 14 und eine die Stärke des 455kHz-Trägersignales anzeigende Signalleuchte 15 angebracht ist.